基于相干性滤波器的广义旁瓣抵消器麦克风小阵列语音增强方法

为了克服传统麦克风小阵列语音增强算法噪音抑制能力有限的问题,该文提出一种基于相干性滤波器的广义旁瓣抵消器语音增强算法, 该算法基于动态平滑系数噪声谱估计来获得相干性滤波器,分别对每个阵元接收到的信号进行滤波用以抑制包括混响等噪声信号的干扰,并把滤波后的信号作为输入信号,使用基于小阵列的广义旁瓣抵消器波束形成算法抑制残余噪声信号的干扰。模拟和实际试验表明,该文提出的算法明显优于单独使用小阵列波束形成算法和相干性滤波器算法。     

一种基于子带GSC的语音增强算法

提出一种基于GSC的语音增强算法,该算法应用了DFT调制子带滤波器组将语音信号分解到子带进行自适应滤波,从而获得更好的增强效果以及更低的运量复杂度.同时,将范数约束自适应滤波(NCAF)算法应用于自适应噪声对消器(ANC)以降低语音的失真度.为了进一步去除增强后语音中的残留噪声,算法使用改进的Wiener后置滤波器.仿真结果表明,相对于基于全带GSC的麦克风阵列语音增强算法以及传统Wiener后置滤波算法,采用本文所用算法具有更高的输出分段信噪比.     

结合差分阵列与幅度谱减的双麦语音增强算法

为了抑制小型语音通信设备中的方向性噪声干扰问题,提出了一种结合差分阵列与幅度谱减的双麦语音增强算法。该算法首先利用一阶差分阵列技术,对两麦克风采集到的带噪语音信号进行处理,得到语音通道信号和噪声通道信号。接着利用差分阵列处理后的两通道信号对语音通道信号的信噪比进行估计。最后利用幅度谱减法对语音通道信号中残留噪声进行消除。针对语音通道信号的信噪比估计,本文给出了两种新奇的计算方法。仿真实验表明,该算法有效的抑制了方向噪声,改善了语音的质量,去噪效果及语音质量均优于对比算法。      

基于麦克风阵列的数字助听器语音增强技术

针对噪声和混响环境下的助听器用户聆听上的困难,基于麦克风阵列的数字助听器设计能够很好的提高助听器在这种环境下的语音信噪比。本文研究了应用麦克风阵列进行数字助听器语音增强处理技术,提出了一种基于粒子群优化的改进粒子滤波算法,它将语音增强问题转换为从带噪语音中对纯净语音的估计过程,引入粒子群优化的方法来产生建议分布,使降噪结果更接近纯净语音,从而得到更好的语音增强效果。     

基于近场波束形成的麦克风阵列语音增强方法

当麦克风阵列用于封闭环境中非手持式语音拾取时,必须面对的一个问题是声场为阵列近场的问题。该文在子带自适应波束形成方法的基础上,引进了一种基于近场波束形成的麦克风阵列语音增强方法。该方法充分利用了近场球面波的波前弯曲率,有效地衰减了混响和噪声对期望信号的影响。仿真实验结果表明,在小房间混响条件下,基于近场波束形成的麦克风阵列语音增强方法取得了较好的噪声抑制效果。     

基于分层采样粒子滤波的麦克风阵列说话人跟踪方法

针对噪声与混响环境下的说话人跟踪问题,本文提出了一种基于粒子滤波的麦克风阵列声源定位与跟踪方法.该方法在粒子滤波框架下,将无混响影响的语音建立信号作为观测信息,通过计算麦克风阵列波束形成器的输出能量来构建似然函数,同时考虑语音信号不同频率成分在声源定位中的作用,利用分层采样方法提高粒子的采样效率.实验结果表明,本文方法提高了说话人声源跟踪系统的抗噪声与抗混响能力.     

麦克风阵列的协同自适应滤波语音增强方法

在麦克风阵列语音增强方法中,传统的广义旁瓣抵消器在处理存在显著脉冲噪声的语音信号时效果较差。为提高在脉冲噪声干扰下的语音信号增强效果,提出一种麦克风阵列的协同自适应滤波语音增强方法。该方法采用协同自适应滤波取代线性自适应滤波,基于NLMS算法导出了滤波器权值和协同因子的自适应更新算法。仿真实验结果表明,所提方法能有效地消除掉语音信号的脉冲噪声和高斯噪声,克服线性自适应滤波对非线性脉冲噪声的不敏感性,比广义旁瓣抵消器效果优越很多。     

一种适用于混响环境的麦克风阵列语音增强方法

在小型视频会议系统中,影响语音处理系统性能的主要因素是房间混响效应.现有语音增强方法大都采用加性噪声模型,没有考虑混响;而基于倒谱的语音去混响方法大多计算复杂.为此,本文给出了一种改进的麦克风阵列倒谱域语音去混响方法.该方法首先计算含噪语音倒谱域的最小相位分量,并对其进行波束形成,再进行低通滤波;然后利用人耳对相位信息的不敏感性,采用含噪语音的相位来合成增强后的语音信号,从而有效地降低了运算量.仿真结果表明,该方法在混响环境下能有效地改善语音质量.     

基于阵列抗串扰自适应噪声抵消的语音增强

本文提出了一种针对阵列交叉串扰信号的自适应噪声抵消方法,并将其用于麦克风阵语音增强.该方法仅使用两级滤波系统,计算量小,稳定性好,且对麦克风阵的几何结构及噪声类型均没有严格限制.试验表明,该方法消噪量大,对语音损伤小,语音增强效果显著,适用于多种噪声环境并易于实时实现.     

一种近场环境下的麦克风阵列语音增强方法

针对语音源位于阵列近场而干扰噪声源位于阵列远场的声学环境,本文提出了一种基于近场双自适应波束形成的麦克风阵列语音增强方法。该方法利用近场声波波前的特点,主通道采用最小方差无失真响应准则的近场优化波束形成器,辅助通道采用双自适应波束形成技术,从而有效地抑制了混响和噪声对语音信号的影响。仿真实验结果表明,在房间混响条件下,本文方法具有良好的噪声抑制性能。     

谱相减与波束形成相结合的语音增强算法

根据阵列信号语音增强的思想,提出一种基于频城处理的谱相减与波束形成相结合的语音增强结构。结构为多路信号输入,每路含噪信号在谱相减后,增加了波束形成结构,不仅有效地消除了背景噪声,也抑制了谱相减后的音乐噪声。并使用该算法对实际环境中采集到的含噪语音信号进行了仿真,结果显示经过该系统处理后的增强语音的信噪比有了较大的提高,主观试听效果也很好。     

一种改进的奇异值分解语音增强方法

该文将多麦克语音增强方法用于单麦克语音增强,给出了一种改进的奇异值分解语音增强方法。该方法首先对输入矩阵进行雅克比奇异值分解,用得到的奇异值矢量构造语音增强滤波器;然后用输入矩阵与滤波器权矢量相乘来构造各路信号;最后采用麦克风阵列波束形成的方法,得到增强后的语音信号。仿真结果表明,该方法能有效地去除加性噪声,并且改善了语音质量。     

基于联合时空图拓扑结构的多通道语音MVDR增强算法

本文研究图频域内的多通道语音增强,利用图信号处理理论（GSP）构建一种时间-空间维度的联合图拓扑结构,在此基础上设计增强算法进行多通道语音消噪。具体而言,基于输入阵列某个麦克风输入帧间语音顶点信号的时间相关关系,构造时间维度上的一种图拓扑结构;同时针对多通道含噪语音,根据各通道接收信号的空间相关关系,构造空间维度上的一种图拓扑结构。基于时间和空间二种图拓扑构成的联合图拓扑结构,采用图频域内的最小方差无失真响应（MVDR）增强算法,进行多通道语音增强。仿真实验结果表明,在平均客观语音质量评估（PESQ）得分和平均拓展短时客观可懂度（ESTOI）评价指标下,本文所提出的基于联合图拓扑结构的MVDR波束形成（JG-MVDR）方法都优于常规图MVDR波束形成（GMVDR）方法和基于复高斯混合模型的MVDR波束形成（CGMM-MVDR）方法。      

实时高精度麦克风阵列数据采集系统

针对麦克风阵列语音增强系统对高精度和强实时性数据采集的需要,设计并实现了一种基于FPGA的麦克风阵列数据采集系统。其主要包括数模转换模块、数据接收处理模块和以太网控制模块3部分,实现了对16路语音信号的高质量采样和传输。系统中,将UDP数据报协议用硬件编程语言verilog在FPGA上实现,与基于操作系统的TCP/IP协议族实现UDP协议相比,大大提高了资源利用率。测试结果表明,系统能完成16路语音信号的高精度、高可靠性实时采集和传输,以太网传输速率达2.3MByte/s,满足了麦克风阵列语音增强系统的研究需要。      

基于传声器阵列的语音增强技术

介绍了几种传声器阵列语音增强算法,包括固定波束形成、自适应波束形成、传声器阵后维纳滤波,并对各算法的性能和特点进行了分析。同时,对近几年基于传声器阵的语音增强技术的发展趋势进行了简单介绍。     

Use of Microphone Array and Model Adaptation for Hands-Free Speech Acquisition and Recognition

This paper presents a combined microphone array and model adaptation algorithm for hands-free speech recognition. Our purpose is to remove the inconvenience of using head-mounted/hand-holding microphone in conventional speech recognizer. To improve the speech quality with car noise interference, a linear microphone array is applied and acted as robust acquisition system. A time-domain coherence measure (TDCM) is applied to reliably estimate the time delay for speech signals collected by different microphones. The estimated delay is adopted in a delay-and-sum beamformer for speech enhancement. Further, we adapt the speech hidden Markov models to get close to the acoustic conditions of the enhanced test speech for robust speech recognition. In acquisition and recognition experiments using connected Chinese digits, we found that TDCM can effectively estimate the time delay. The increase in the speech sampling rate is helpful to determine the time delay. Incorporating the model adaptation scheme significantly reduces the recognition errors with moderate computation overhead.     

基于传声器阵列语音增强方法研究

传声器阵列通过对拾取的多路语音信号进行分析与处理,能取得改进语音质量、消除背景噪声和提高语音可懂度等明显效果,现已成为语音信号增强的一个重要的研究领域。介绍了基于传声器阵列的自适应波束形成方法,该方法采用GSC结构基于TF-GSC的最优后置滤波算法。仿真实验结果表明,该自适应波束形成器对干扰有很好的消除作用,对阵元的增益误差、位置误差不敏感,可以取得较好的语音增强效果。     

面向二元麦克风小阵列改进的广义旁瓣抵消器语音增强算法

二元麦克风小阵列在手机、助听器等受空间、成本以及运算能力限制的设备中被广泛研究用以提高目标语音质量。二元麦克风小阵列中语音增强算法主要包括波束形成方法以及相干性滤波器方法。波束形成方法的思想是利用目标声源相对阵列的位置关系获取相应的时域和空域信息,可以保留目标声源方向的信号而抑制其他方向的干扰信号;相干性滤波器方法则通过阵元间不同信号的相关性进行噪音抑制。考虑这两种类型方法的优点,本文提出一种面向二元麦克风小阵列改进的广义旁瓣抵消器语音增强算法,通过在广义旁瓣抵消器的固定波束形成支路上使用相干性滤波器,提高固定波束形成输出信号的信噪比,然后在广义旁瓣抵消器自适应支路利用阵列的时域和空域信息对固定波束形成支路输出的信号中残余噪音进行估计,进而获得增强后目标输出信号。仿真和实际试验表明,本文提出的算法明显优于单独使用小阵列波束形成算法和相干性滤波器算法。      

基于反幂法和卡尔曼滤波的自适应语音去混响方法

噪声鲁棒的自适应语音信号去混响是现代语音信号处理的重要研究内容,其困难在于语音信号的非白性、非平稳性及房间的超长冲激响应特性。针对单输入多输出(SIMO)麦克风阵列系统获取的多路混响语音信号,提出了一种新的去混响算法。首先通过相关法时延估计对SIMO混响语音信号进行时延对齐;其次在保持SIMO系统输出信号间交叉关联关系(cross relation)基础上对混响语音信号进行预白化处理;最后把交叉关联关系、用于矩阵最小特征向量计算的反幂法与卡尔曼滤波解卷积方法有机结合,实现了SIMO混响语音信号的实时自适应去混响。仿真与实验研究表明,本方法对混响语音信号去混响效果明显,同时具有较好的抗噪声性能。